KR20150096104A - Display Device Having Tri-axis Sensing Type Capacitive Touch Screen - Google Patents

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KR20150096104A KR1020140017099A KR20140017099A KR20150096104A KR 20150096104 A KR20150096104 A KR 20150096104A KR 1020140017099 A KR1020140017099 A KR 1020140017099A KR 20140017099 A KR20140017099 A KR 20140017099A KR 20150096104 A KR20150096104 A KR 20150096104A
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Abstract

According to the present invention, a display device including a triple-axis capacitive touchscreen includes: a window (10) which is applied directly with a conductor′s touch and elastically and resiliently adjusts the position to the original position in the vertical direction when an external force is applied by the touch; a display unit (20) which is laminated on the lower part of the window and adjusts the position in the vertical direction linked to the change in the vertical position of the window (10); and a triple-axis capacitive touchscreen (30) including a location sensor (31) which detects the location of the touch applied to the window (10) to generate a first input signal corresponding to the corresponding touch location and a capacitive pressure sensor (32) which detects the touch pressure applied to the window (10) to generate a second input signal in response to the corresponding touch pressure and combining the first and second input signals to generate the final target input signal. The capacitive location sensor (31) is installed on the upper part, lower part, or the inside of the display unit (20). The capacitive pressure sensor (32) includes: a first electrode (32a) which adjusts the position in the vertical position linked to the vertical position movement of the window (10) and a second electrode (32b) which is installed and fixed in a location spaced apart from the first electrode (32a) by a predetermined distance (d). The second input signal is generated by a change in the capacitance according to the change of the recoverable distance (d) between the first and second electrodes (32a, 32b) occurred by the vertical position change of the first electrode (32a) linked to that of the window (10).

Description

3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치{Display Device Having Tri-axis Sensing Type Capacitive Touch Screen}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device having a capacitive touch screen,

본 발명은 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는 터치위치를 검출하는 '정전용량식 위치센서'와 터치압력을 검출하는 '정전용량식 압력센서'를 구비함으로써, 양자의 검출센서에서 검출한 터치위치와 터치압력에 대한 입력신호를 조합하여 최종 입력신호를 생성하는 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device having a three-axis recognizable capacitive touch screen, and more particularly, to a capacitive type position sensor for detecting a touch position and a capacitive pressure sensor for detecting a touch pressure And a display device having a three-axis recognizable capacitive touch screen for generating a final input signal by combining an input signal with respect to a touch position detected by both detection sensors and a touch pressure.

입력장치의 하나인 터치스크린은, 내비게이션, 산업용 단말기, 노트북 컴퓨터, 금융 자동화기기, 게임기 등의 각종 모니터로부터, 휴대전화기, 엠피쓰리, PDA, PMP, PSP, 휴대용 게임기, DMB 수신기 등 각종 휴대용 단말기는 물론, 냉장고, 전자레인지, 세탁기와 같은 각종 가전제품에 이르기까지 다양한 전기전자장치의 입력장치로 널리 사용되고 있다. The touch screen, which is one of the input devices, can be used for a variety of portable terminals such as a mobile phone, an MP3 player, a PDA, a PMP, a PSP, a portable game machine, and a DMB receiver from various monitors such as a navigation device, an industrial terminal, Of course, it is widely used as an input device for various electric and electronic devices ranging from a refrigerator, a microwave oven, and a washing machine to various home appliances.

터치스크린은 그 구조와 동작원리에 따라 저항막 방식과 정전용량 방식 등 여러 가지 방식이 개발되어 있고, 최근 스마트폰의 경우 정전용량 방식이 널리 적용되고 있다. The touch screen has been developed in various ways such as a resistance film type and a capacitance type according to its structure and operation principle, and recently, a capacitance type is widely applied in a smart phone.

정전용량식 터치스크린으로는, 손가락과 같은 도체를 접촉(근접시킬)할 때 발생하는 정전용량을 검출하여 손가락이 어떤 위치의 전극에 접촉(일정거리 내로 근접) 되었는지 그 위치를 판별하여 해당 위치에 대응하는 입력신호를 발생시키는 '정전용량식 위치센서'를 구비한 터치스크린과, 손가락의 터치압력의 크기에 따라 다르게 발생하는 정전용량변화의 크기로부터 터치압력에 대응하는 입력신호로 생성하는 '정전용량식 압력센서'를 구비한 터치스크린으로 대별할 수 있으며, 스마트폰의 터치스크린에는 주로 '정전용량식 위치센서'가 적용되고 있다. The capacitive touch screen detects the capacitance generated when a finger such as a finger touches (makes it close), determines the position of the finger at which position the finger comes in contact (within a certain distance) A touch screen provided with a capacitive position sensor for generating a corresponding input signal, and an electrostatic discharge generating circuit for generating an input signal corresponding to the touch pressure from the magnitude of capacitance change occurring differently depending on the magnitude of the finger touch pressure, Capacity type pressure sensor ', and' capacitive type position sensor 'is mainly applied to a touch screen of a smart phone.

정전용량식 압력센서 방식의 터치스크린(입력장치)에 관한 종래기술로서는, 대한민국 특허 제10-0661000호의 '입력장치'와, 대한민구 특허 제10-1248410호의 '나노섬유 웹을 이용한 정전용량형 정전용량식 압력센서' 등이 있다. As a conventional technology relating to a capacitive pressure sensor type touch screen (input device), there are known an input device of Korean Patent No. 10-0661000 and a capacitive type electrostatic charger using a nanofibrous web of Korean Patent No. 10-1248410 Capacity pressure sensor '.

정전용량식 터치스크린에 관한 종래기술의 다른 예로는, 대한민국 특허 제10-1097869호의 '정전용량식 하이브리드 터치스크린'이 제안되어 있으며, 본 하이브리드 터치스크린은 2축이 아닌 3축을 인식하는 터치스크린으로서, 도체(예, 손가락)의 터치위치(평면좌표의 X-Y축)를 검출하여 제1 입력신호를 생성하는 정전용량식 위치센서(위치검출-터치스크린모듈)와, 정전용량식 위치센서의 하측에 위치하고, 정전용량식 위치센서에의 터치로부터 전달된 터치압력(Z 축)을 검출하여 제2 입력신호를 생성하는 정전용량식 압력센서(압력검출-터치스크린모듈)를 포함하는 구성으로 되어 있다. As another example of the conventional technology related to the capacitive touch screen, Korean Patent No. 10-1097869 'Capacitive Hybrid Touch Screen' has been proposed. The hybrid touch screen is a touch screen that recognizes three axes instead of two axes (Position detecting-touch screen module) for detecting a touch position (XY axis of the plane coordinate) of a conductor (e.g., a finger) to generate a first input signal, and a capacitance type position sensor And a capacitance type pressure sensor (pressure detection-touch screen module) for detecting a touch pressure (Z-axis) transmitted from a touch to the capacitance type position sensor and generating a second input signal.

상기한 3축 인식 정전용량식 터치스크린은, 상기 정전용량식 위치센서로부터의 터치위치에 관한 제1 입력신호(X-Y축)와 정전용량식 압력센서로부터의 터치압력에 관한 제2 입력신호(Z 축)를 조합하여, 목적하는 최종 입력신호를 생성하는 터치스크린이며, 본 '869의 터치스크린에 의하면, 위치만을 검출하여 입력신호를 생성하였던 종래 정전용량식 위치센서가 가지는 입력내용 단순성을 개선할 수 있게 되었다. The three-axis recognized capacitive touch screen includes a first input signal (XY axis) relating to a touch position from the capacitive position sensor and a second input signal Z (XY axis) relating to a touch pressure from the capacitive pressure sensor. Axis) to generate a desired final input signal. According to the touch screen of this' 869, the conventional touch sensor of the capacitive type position sensor which detects only the position to generate the input signal improves the simplicity of the input contents It was possible.

일반적으로 터치스크린은 소정의 내용을 디스플레이 하는 표시장치(예, LCD)와 함께 상하 적층하여 사용하는 바, 터치스크린과 표시장치들이 통합된 장치들이 널리 제안되어 있고, 이런 통합장치로서는 대한민국 등록특허 제10-0493921호의 '평판 디스플레이와 일체화된 터치패널', 대한민국 특허 제10-0894250호의 '정전용량식 입력/표시 장치', 대한민국 특허 제10-1131314호의 '터치스크린 일체형 액정 디스플레이 장치, 및 대한민국 특허 제10-1067164호의 '터치스크린 일체형 표시장치' 등이 있다. 2. Description of the Related Art [0002] In general, touch screens are vertically stacked together with a display device (e.g., LCD) for displaying predetermined contents, and devices incorporating touch screens and display devices are widely proposed. 10-0493921, 'Capacitive input / display device' of Korean Patent No. 10-0894250, 'Touch screen integrated liquid crystal display device' of Korean Patent No. 10-1131314, and Korean patent 10-1067164 " Touch Screen Integrated Display Device ".

터치스크린과 표시장치들이 통합된 장치들 중에는, 그 두께의 감소 등을 목적으로, 예를 들어 터치스크린을 표시장치에 내장하거나 또는 표시장치의 전극을 터치스크린의 전극으로 겸용하는, 예를 들어 ON-CELL 및 IN-CELL 방식 등의 터치스크린 내장형 표지장치들이 제안되었고, 그 예로서는 대한민국 특허 제10-1230196호의 '터치스크린 패널 내장형 액정표시장치', 대한민국 특허 제10-1009672호의 '터치 패널 내장형 액정 표시 장치', 대한민국 특허 제10-1260665호의 '터치스크린 내장형 액정 표시 장치' 및 대한민국 공개특허 제10-2013-0033641호의 '터치센서 내장형 표시장치' 등이 있다. Among the devices in which the touch screen and the display devices are integrated, for example, a touch screen is embedded in the display device or the electrode of the display device is used as the electrode of the touch screen, for example, CELL, and IN-CELL type liquid crystal display devices have been proposed. Examples of such liquid crystal display devices include 'touch screen panel built-in liquid crystal display device' of Korean Patent No. 10-1230196 and 'touch panel built-in liquid crystal display ', A' touch screen built-in liquid crystal display device 'of Korean Patent No. 10-1260665, and a' touch sensor built-in display device 'of Korean Patent Publication No. 10-2013-0033641.

앞서 언급한 대한민국 특허 제10-0661000호의 '입력장치' 등으로부터 알 수 있고 도5에 도시된 바와 같은 터치스크린에 적용되는 종래 정전용량식 압력센서(100)는, 일정 거리(d)를 두고 상하로 적층된 하부 전극(110)과 상부 전극(120) 사이에 탄성의 실리콘고무 또는 스프링 등으로 형성된 탄성스페이서(130: 또는 탄성층)를 매개한 구성을 기본으로 한다. 여기에서 상부 전극(120)의 상측에는 하측의 전극 등을 보호하기 위한 윈도우(140)가 적층되고, 하부 전극(120)의 하측에는 하부 전극(120)을 고정하기 위한 기면을 제공하는 기판(150)이 적층되어 있다. The conventional capacitive pressure sensor 100, which is known from the above-mentioned 'Korean Patent No. 10-0661000' input device and applied to the touch screen as shown in FIG. 5, (Elastic layer) 130 formed of elastic silicone rubber or spring or the like is interposed between the lower electrode 110 and the upper electrode 120 stacked on the lower electrode 110 and the upper electrode 120. A window 140 for protecting the lower electrode is laminated on the upper electrode 120 and a substrate 150 for providing a ground for fixing the lower electrode 120 is formed on the lower side of the lower electrode 120. [ ) Are stacked.

이런 종래의 정전용량식 압력센서(100)는, 하부 전극(110)과 상부 전극(120) 사이의 일정 거리(d)를 복원 가능하게 탄성적으로 가변시키는 탄성스페이서(130: 탄성층)의 적용이 필수적이다. 즉, 탄성스페이서(130)는, 외압이 가해지지 않은 상태에서는 하부 전극(110)과 상부 전극(120)을 상기 거리(d)로 유지하고, 외압이 가해지면 하부 전극(110)과 상부 전극(120) 사이의 거리(d)를 가변(단축)하여 하부 전극과 상부 전극 사이의 정전용량을 가변(증가)시킴으로써 해당 정전용량변화에 대응하여 입력신호가 생성되도록 하며, 외력이 사라지면 하부 전극과 상부 전극 사이의 상기 거리(d)를 원래의 거리로 복원시킨다. 따라서 종래의 정전용량식 압력센서(100)의 경우 탄성스페이서(130)의 정교함이 터치스크린의 품질을 결정하는 주요 요인이 된다. Such a conventional capacitive pressure sensor 100 is applied to an elastic spacer 130 (elastic layer) that elastically changes a certain distance d between the lower electrode 110 and the upper electrode 120 Is essential. That is, the elastic spacer 130 maintains the distance d between the lower electrode 110 and the upper electrode 120 when no external pressure is applied. When the external pressure is applied to the lower electrode 110 and the upper electrode 120, The distance d between the lower electrode and the upper electrode is changed (shortened) so that the capacitance between the lower electrode and the upper electrode is changed (increased) so that an input signal is generated corresponding to the capacitance change. Thereby restoring the distance d between the electrodes to the original distance. Therefore, in the case of the conventional capacitive pressure sensor 100, the elaborateness of the elastic spacer 130 is a major factor for determining the quality of the touch screen.

전술한 바와 같은 하부 전극과 상부 전극 사이에 탄성스페이서(130)를 적용하는 종래 정전용량식 압력센서 방식의 터치스크린은, 다음과 같은 문제점이 내포되어 있다. The conventional capacitive pressure sensor type touch screen in which the elastic spacer 130 is applied between the lower electrode and the upper electrode as described above has the following problems.

첫째, 정전용량식 압력센서에 대해 적정 수준의 품질을 유지하기 위해서는, 탄성스페이서(130: 예, 탄성의 실리콘고무 또는 스프링)의 탄성특성을 정밀하게 설정하여야 하고, 하부 전극(110)과 상부 전극(120) 사이에 탄성스페이서(130)를 매개시키는 정교한 작업을 필요로 한다. First, in order to maintain an appropriate level of quality for the capacitive pressure sensor, the elastic characteristics of the elastic spacer 130 (for example, elastic silicone rubber or spring) must be precisely set, and the elasticity of the lower electrode 110 and the upper electrode Lt; RTI ID = 0.0 > 120 < / RTI >

둘째, 사용기간의 누적에 따른 반복적인 신축으로 탄성스페이서(130)의 탄성특성이 변성될 수 있고, 이로 인하여 터치스크린의 입력 작동에 오작동이 발생할 수 있다. Secondly, the elastic characteristics of the elastic spacer 130 may be altered by repeated expansion and contraction according to the accumulation of the use period, and malfunction may occur in the input operation of the touch screen.

셋째, 하부 전극(110)과 상부 전극(120) 사이에 매개되는 탄성스페이서(130)의 특성으로 인하여 탄성스페이서(130)의 두께를 줄이기 쉽지 않기 때문에, 정전용량식 압력센서의 두께를 줄이는 것에 한계가 있고, 결과적으로 탄성스페이서(130)가 적용된 정전용량식 압력센서를 구비하는 최종제품(예, 스마트폰)은 제품의 소형화에 우호적이지 않다. Third, since the thickness of the elastic spacer 130 is not easily reduced due to the characteristic of the elastic spacer 130 mediated between the lower electrode 110 and the upper electrode 120, it is difficult to reduce the thickness of the capacitive pressure sensor , And as a result, a final product (e.g., a smart phone) having a capacitive pressure sensor to which the elastic spacer 130 is applied is not favorable for miniaturization of the product.

넷째, 탄성스페이서(130)의 소재가 되는 탄성고무나 스프링이 가지는 탄성특성으로 인하여, 외압의 변화에 따른 상기 거리(d)의 변화반응이 지연될 수 있고, 결과적으로 터치스크린의 반응도가 저하될 수 있으며, 예를 들어 연속 동작시에 탄성스페이서(130)의 반응지연으로 전극의 복귀가 지연됨으로서 오작동이 발생할 수 있다. Fourthly, due to the elastic characteristics of the elastic rubber or the spring serving as the material of the elastic spacer 130, the change reaction of the distance d due to the change of the external pressure may be delayed, and as a result, And malfunction may occur due to a delay in the return of the electrode due to the reaction delay of the elastic spacer 130 in the continuous operation, for example.

다섯째, 하우징과 그 위에 올려진 윈도우 사이에 정전용량식 압력센서를 적층한 종래기술의 경우, 정전용량식 압력센서의 작동을 위해 하우징으로부터 윈도우가 이격되어야 하는 바, 이럴 경우 이격된 공간으로 이물질이 들어감으로써 오작동을 일으킬 수 있다. Fifth, in the case of a conventional technology in which a capacitive pressure sensor is laminated between a housing and a window mounted thereon, the window must be spaced from the housing in order to operate the capacitive pressure sensor. In this case, Entering can cause malfunctions.

본 발명의 목적은, X-Y축 평면좌표의 위치를 검출하는 정전용량식 위치센서와 함께 터치에 의해 가해진 Z축의 압력을 검출하는 정전용량식 압력센서를 혼성 적용한 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치에 관련하여, 정전용량식 압력센서로서, 상하 전극(하부 전극 및 상부 전극) 사이에 탄성스페이서(탄성층)를 매개하는 것에 의해 상하 전극 사이의 일정 거리를 복원 가능하게 탄성적으로 가변시키는 구조를 적용하는 것에 따른 전술한 바와 같은 문제점을 해소하기 위한 것이다. It is an object of the present invention to provide a three-axis recognizable capacitive touch screen in which a capacitance type position sensor for detecting the position of the XY-axis plane coordinate and a capacitive pressure sensor for detecting the pressure in the Z- Regarding one display device, as a capacitive pressure sensor, an elastic spacer (elastic layer) is mediated between upper and lower electrodes (lower electrode and upper electrode) to elastically change a certain distance between upper and lower electrodes In order to solve the above-mentioned problems in applying the structure of the present invention.

본 발명에 따라, 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치가 제공된다.According to the present invention, there is provided a display device having a three-axis recognizable capacitive touch screen.

본 발명에 따른 표시장치는, 윈도우, 표시부 및 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 포함한다. A display device according to the present invention includes a window, a display portion, and a three-axis recognizable capacitive touch screen.

상기 윈도우는, 도체의 터치가 직접적으로 적용되고, 터치에 의해 외력이 가해지면 원위치로 복원성 있게 탄성적으로 상하 변위한다. The touch of the conductor is directly applied to the window, and when an external force is applied by the touch, the window is resiliently displaced upward and downward resiliently.

상기 표시부는, 상기 윈도우의 하측에 적층되고, 상기 윈도우의 상하 변위에 연동하여 상하 변위된다. The display unit is stacked on the lower side of the window and is vertically displaced in conjunction with the vertical displacement of the window.

상기 3축 인식 정전용량식 터치스크린은, 정전용량식 위치센서와 정전용량식 압력센서를 포함한다. The three-axis recognized capacitive touch screen includes a capacitive position sensor and a capacitive pressure sensor.

상기 정전용량식 위치센서는 상기 윈도우에 가해진 터치위치를 검출하여 해당 터치위치에 대응하는 제1 입력신호를 생성하고, 상기 정전용량식 압력센서는, 상기 윈도우에 가해진 터치압력을 검출하여 해당 터치압력에 대응하는 제2 입력신호를 생성하며, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호를 조합하여, 목적하는 최종 입력신호를 생성한다. Wherein the capacitive position sensor detects a touch position applied to the window to generate a first input signal corresponding to the touch position, the capacitive pressure sensor detects a touch pressure applied to the window, And combines the first input signal and the second input signal to produce a desired final input signal.

본 발명에 있어서 제1 입력신호와 제2 입력신호를 조합하여 최종 입력신호를 생성한다고 하는 것은, 제1 입력신호만을 사용하거나 제2 입력신호만을 사용하거나 양자의 입력신호를 모두 사용하여 최종 입력신호를 생성하는 것을 의미한다. In the present invention, the combination of the first input signal and the second input signal to generate the final input signal means that the final input signal is generated by using only the first input signal, using only the second input signal, ≪ / RTI >

상기 정전용량식 위치센서는, 상기 표시부의 상부 또는 하부 또는 내부에 설치된다. The capacitive type position sensor is installed on the upper portion, the lower portion, or the inside of the display portion.

상기 정전용량식 압력센서는, 상기 윈도우의 상하 변위에 연동하여 상하 변위되는 제1 전극과 상기 제1 전극에서 일정 거리 이격되어 고정 설치된 제2 전극을 구비하고, 상기 윈도우의 상하 변위에 연동하여 발생하는 상기 제1 전극의 상하 변위에 의한 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 복원 가능한 상기 거리 변화에 따른 정전용량의 변화로부터 상기 제2 입력신호를 생성한다. The capacitive pressure sensor includes a first electrode which is displaced upward and downward relative to a vertical displacement of the window and a second electrode which is fixedly spaced apart from the first electrode by a predetermined distance, The second input signal is generated from a change in capacitance due to the restorable distance change between the first electrode and the second electrode due to the up-and-down displacement of the first electrode.

상기 제1 전극과 상기 제2 전극 중 하나의 전극은 단일전극을 적용하고, 나머지 하나의 전극은 다수로 분할된 전극을 적용할 수 있다. One electrode of the first electrode and the second electrode may be a single electrode, and the other electrode may be divided into a plurality of electrodes.

상기 제1 전극은 이를 별도로 형성하지 아니하고, 상기 표시부에 적용된 전극이나 상기 정전용량식 위치센서에 적용된 전극을 상기 제1 전극으로 겸용하여 사용할 수 있다. The first electrode may not be formed separately, and an electrode applied to the display unit or an electrode applied to the capacitive position sensor may be used as the first electrode.

상기 거리 만큼 이격된 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이의 공간은, 공기가 충전된 빈 공간으로 형성하거나, 완충스프링, 유연성 있는 실리콘 또는 테이프를 매개하여 상기 제1 전극의 아래로의 변위를 완충하도록 할 수 있다. The space between the first electrode and the second electrode spaced apart by the distance may be formed as an empty space filled with air, or a displacement of the first electrode through the buffer spring, flexible silicone or tape It can be buffered.

본 발명에 따른 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치에 의하면, 3축 인식 정전용량식 터치스크린의 일부를 이루는 정전용량식 압력센서를 구성함에 있어서, 상하 전극 사이에 탄성스페이서의 적용을 배제하고, 본 발명의 표시장치의 구성요소들을 보호할 목적으로 최상층에 적층하는 윈도우(예, 강화유리)의 고유탄성특성을 이용하여 상기 정전용량식 압력센서의 상하 전극 사이의 거리를 복원 가능하게 탄성적으로 가변시키는 구성을 채용함에 따라, 탄성스페이서의 탄성 특성을 정밀하게 설정하고 이를 상하 전극 사이에 매개시키는 복잡한 공정을 배제할 수 있고, 상하 전극 사이의 일정 거리를 복원 가능하게 탄성적으로 가변시키는 작동이 상기 윈도우가 가지는 고유탄성특성에 의해 실질적으로 반영구적으로 보장하여 탄성특성의 변성에 따른 오작동이 발생하지 아니하며, 탄성스페이서를 적용할 때보다 상하 전극 사이의 거리를 단축시킬 수 있어 최종제품(예, 스마트폰)의 소형화에 유용할 뿐만 아니라, 상기 윈도우가 가지는 고유탄성특성에 의해 압력의 변화에 따른 상하 전극 사이의 거리 변화반응이 지연 없이 신속하고 균등하게 실현되어 상기 표시장치에 구비된 터치스크린의 반응도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. According to the display device having a three-axis recognizable capacitive touch screen according to the present invention, in constructing the capacitive pressure sensor constituting a part of the three-axis recognizable capacitive touch screen, the application of the elastic spacer between the upper and lower electrodes The distance between the upper and lower electrodes of the capacitive pressure sensor can be restored by using the inherent elastic characteristics of a window (for example, tempered glass) laminated on the uppermost layer for the purpose of protecting the elements of the display device of the present invention A complicated process of precisely setting the elastic characteristics of the elastic spacer and mediating it between the upper and lower electrodes can be eliminated and it is possible to eliminate the complicated process of resiliently changing the distance between the upper and lower electrodes The operation of varying the elasticity of the window is substantially semi-permanently ensured by the inherent elastic characteristics of the window, It is possible to shorten the distance between the upper and lower electrodes compared with the case where the elastic spacer is applied, so that it is not only useful for miniaturization of the final product (for example, smart phone) but also because of the inherent elastic characteristics There is an effect that the reaction of changing the distance between the upper and lower electrodes according to the change of the pressure can be realized quickly and uniformly without delay so that the reactivity of the touch screen provided in the display device can be improved.

도1은 본 발명에 따른 예시적인 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치의 개략도,
도2는 본 발명에 따른 다른 예시적인 표시장치의 개략도,
도3은 본 발명에 적용된 예시적인 정전용량식 압력센서의 분해도,
도4는 본 발명에 따른 예시적인 표시장치의 작동도,
도5는 종래 정전용량식 압력센서의 개략도.
1 is a schematic diagram of a display device having an exemplary three-axis recognized capacitive touch screen according to the present invention,
2 is a schematic diagram of another exemplary display device according to the present invention,
3 is an exploded view of an exemplary capacitive pressure sensor applied to the present invention,
4 is an operational diagram of an exemplary display device according to the present invention;
5 is a schematic diagram of a conventional capacitive pressure sensor.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치를 상세히 설명한다. 이하의 구체예는 본 발명에 따른 표시장치를 예시적으로 설명하는 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 아니한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A display device having a three-axis recognizable capacitive touch screen according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments are merely illustrative of the display device according to the present invention, and are not intended to limit the scope of the present invention.

도1 내지 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치(1)는, 기본적으로 윈도우(10), 표시부(20) 및 정전용량식 터치스크린(30)을 포함하며, 여기에서 정전용량식 터치스크린(30)은, 정전용량식 위치센서(31)와 정전용량식 압력센서(32)를 포함한다. 1 to 3, a display device 1 having a three-axis recognizing capacitive touch screen according to the present invention basically includes a window 10, a display portion 20, and a capacitive touch screen (30), wherein the capacitive touch screen (30) includes a capacitive position sensor (31) and a capacitive pressure sensor (32).

상기 윈도우(10)는, 스마트폰과 같은 전기전자장치들(이하, '스마트폰'으로 통칭함)에 있어서 표시장치의 디스플레이패널(예, LCD) 또는 터치스크린의 터치패널 등을 보호하기 위해 이들 표시 및 입력장치의 상면을 덮는 투명한 얇은 판상의 고강도의 부재이다. The window 10 is used to protect a display panel (e.g., LCD) of a display device or a touch panel of a touch screen or the like in electrical and electronic devices such as a smart phone And is a transparent thin plate-like high strength member covering the upper surface of the display and input device.

본 발명의 표시장치(1)에 있어서, 정전용량식 위치센서(31)에서의 정전용량의 생성은, 윈도우(10)에 손가락과 같은 도체를 터치하는 것, 즉 정전용량식 위치센서(31)에 도체를 일정거리 내로 접근시키는 것에 의해 실현된다. In the display device 1 of the present invention, generation of the capacitance in the capacitive position sensor 31 is performed by touching a conductor such as a finger to the window 10, that is, By approaching the conductor within a certain distance.

윈도우(10)는, 도1에 예시된 바와 같이, 그 외곽 테두리 부분이 아래에 위치하는 스마트폰의 하우징(2)에 접합되고 지지됨으로써, 스마트폰의 하우징(2)에 견고하게 설치된다. The window 10 is rigidly mounted to the housing 2 of the smartphone by being joined to and supported by the housing 2 of the smartphone with its outer rim portion positioned below as illustrated in Fig.

윈도우(10)는, 자체의 본질적인 고유탄성특성에 따라, 윈도우(10)의 터치영역에 위로부터 아래로 외력을 가하면, 하우징(2)에 의해 지지되지 않은 영역이 아래로 볼록하게 휨으로써 윈도우(10)의 적어도 일부분의 위치가 아래로 변위하게 되고, 가해졌던 외부 압력이 소멸하면 윈도우(10)는 자체의 탄성에 의해 원위치로 평평하게 복원하며, 이와 같은 윈도우(10)의 복원성 있는 탄성적 상하 변위는, 윈도우(10)가 파손되지 않는 한 변성 없이 실질적으로 반양구적으로 유지된다. When an external force is applied to the touch region of the window 10 from top to bottom according to the intrinsic inherent elastic characteristics of the window 10, the window 10 is bent in a downwardly convex shape by an area not supported by the housing 2, 10 is displaced downward and the window 10 is restored to its original position by the elasticity thereof when the external pressure applied is extinguished, and the resilient and elastic resilience of the window 10 The displacement remains substantially non-dense without denaturation unless the window 10 is broken.

본 발명에 적용되는 윈도우(10)의 소재로는, 현재 스마트폰 등에 널리 사용되고 있는 상표명 '고릴라글라스'와 같은 투명한 '강화유리'가 바람직하며, 강화유리가 아니라도 전술한 복원성 있는 탄성적 변위를 제공할 수 있는 고유탄성특성을 가진 투명한 소재라면 투명한 '플라스틱 패널' 등 다른 소재를 적용할 수도 있다. As the material of the window 10 to be applied to the present invention, a transparent 'tempered glass' such as 'Gorilla glass' which is widely used at present in a smart phone or the like is preferable, and the above- Other materials, such as transparent 'plastic panels', may be applied to transparent materials with inherent elastic properties that can be provided.

상기 표시부(20)는 스마트폰 등에 널리 적용되어 스마트폰의 사용에 관련된 내용을 표시하는 LCD와 같은 통상의 디스플레이장치로서, 본 발명의 특징에 따라 표시부(10)는 윈도우(10)의 하측에 적층 및 접합되어 윈도우(10)의 상하 변위에 연동하여 상하 변위한다. The display unit 20 is a general display device such as an LCD that is widely applied to a smart phone or the like and displays contents related to use of a smartphone. In accordance with an aspect of the present invention, And is vertically displaced in conjunction with the vertical displacement of the window 10.

즉, 표시부(20)는 스마트폰의 하우징(2) 내에 장착되지만, 물리적으로 윈도우(10)에만 구속되고 하우징(2)에는 구속되지 아니하여, 윈도우(10)가 상하로 변위하면 이에 연동하여 표시부(20)도 상하 변위한다. 따라서 표시부(20)의 둘레에 위치하는 스마트폰의 하우징(2)은 표시부(20)의 상하 이동을 방해하지 않으면서 안내할 수 있도록 설계된다. That is, the display unit 20 is mounted in the housing 2 of the smartphone, but is physically constrained only to the window 10 and is not constrained to the housing 2 so that when the window 10 is displaced up and down, (20) are also displaced up and down. Therefore, the housing 2 of the smartphone, which is located around the display unit 20, is designed to guide the display unit 20 without interfering with the vertical movement of the display unit 20. [

스마트폰 등에 설치되는 디스플레이장치로서의 표시부(20) 자체에 관한 구성 및 작용은, 본 발명과 직접적인 관련이 없고, 해당 분야의 기술을 본 발명에 맞게 적용할 수 있으므로, 이에 관한 구체적인 설명은 생략한다. The configuration and operation of the display unit 20 itself as a display device installed in a smart phone or the like are not directly related to the present invention and the technology of the relevant field can be applied to the present invention and a detailed description thereof will be omitted.

상기 정전용량식 터치스크린(30)은 터치위치(X-Y축)와 터치압력(Z축)을 인식할 수 있는 3축 인식 정전용량식 터치스크린으로서, 전술한 바와 같이, 정전용량식 위치센서(31)와 정전용량식 압력센서(32)를 포함한다. The capacitive touch screen 30 is a three-axis recognizable capacitive touch screen capable of recognizing a touch position (XY axis) and a touch pressure (Z axis). As described above, the capacitance type position sensor 31 And a capacitive pressure sensor 32,

정전용량식 위치센서(31)는 윈도우(10)에 가해진 터치위치를 검출하여 해당 터치위치에 대응하는 제1 입력신호를 생성하고, 정전용량식 압력센서(32)는 윈도우(10)에 가해진 터치압력을 검출하여 해당 터치압력에 대응하는 제2 입력신호를 생성한다. The capacitance type position sensor 31 detects a touch position applied to the window 10 to generate a first input signal corresponding to the touch position and the capacitance type pressure sensor 32 detects a touch And generates a second input signal corresponding to the touch pressure.

본 발명에 적용된 정전용량식 터치스크린(30)에 의하면, 전술한 대한민국 특허 제10-1097869호에 기재된 바와 같이, 손가락과 같은 도체로 윈도우(10)의 소정 위치를 터치하면서 압력을 가하면, 정전용량식 위치센서(31)는 해당 터치위치에 따른 제1 입력신호를 생성함과 아울러, 정전용량식 압력센서(32)는 해당 터치압력에 따른 제2 입력신호를 생성하고, 생성된 제1 입력신호와 제2 입력신호의 조합에 의해 해당 터치와 압력에 대응하는 목적하는 최종 입력신호를 생성한다. According to the capacitive touch screen 30 applied to the present invention, when pressure is applied while touching a predetermined position of the window 10 with a conductor such as a finger as described in Korean Patent No. 10-1097869, The capacitance position sensor 31 generates a first input signal corresponding to the touch position, the capacitive pressure sensor 32 generates a second input signal corresponding to the touch pressure, And a second input signal to generate a desired final input signal corresponding to the touch and the pressure.

정전용량식 위치센서(31)에 의해 생성되는 제1 입력신호는 수십 가지에 이르는 상대적으로 많은 수의 입력신호이고, 정전용량식 압력센서(32)에 의해 생성되는 제2 입력신호는 터치압력의 크기가 예를 들어 2단계(일정 기준치 이하의 압력과 기준치를 초과하는 압력) 또는 3단계(일정 구간의 압력, 일정 구간 미만의 압력 및 일정 구간의 초과 압력) 등인 상대적으로 작은 수의 입력신호이다. The first input signal generated by the capacitive position sensor 31 is a relatively large number of input signals ranging up to several tens and the second input signal generated by the capacitive pressure sensor 32 is the The size is a relatively small number of input signals such as, for example, two steps (pressure below a certain reference value and pressure above a reference value) or three steps (pressure at a certain section, pressure below a certain section, .

따라서 정전용량식 터치스크린(30)이 적용된 본 발명에 의하면, 목적하는 최종 입력신호의 특성에 의존하여, 터치위치만이 필요한 경우에는 제1 입력신호 만을 목적하는 최종 입력신호로 사용할 수 있고, 터치압력만이 필요한 경우에는 제2 입력신호 만을 목적하는 최종 입력신호로 사용할 수 있으며, 터치위치와 터치압력 모두 필요한 경우에는 제1 입력신호와 제2 입력신호를 조합하여(즉, 터치위치와 터치압력을 조합하여) 목적하는 최종 입력신호를 생성할 수 있으므로, 이런 여러 가지 조합의 입력신호를 활용할 수 있도록 관련 소프트웨어를 구축하면, 필요에 맞게 여러 가지 다양한 입력신호를 적절히 생성할 수 있다. Therefore, according to the present invention in which the capacitive touch screen 30 is applied, only the first input signal can be used as the final input signal in the case where only the touch position is required, depending on the characteristics of the final input signal, When only the pressure is required, only the second input signal can be used as a desired final input signal. When both the touch position and the touch pressure are required, the first input signal and the second input signal are combined (i.e., It is possible to generate a desired final input signal. Thus, by building related software to utilize these various combinations of input signals, it is possible to appropriately generate various input signals according to needs.

본 발명에 적용된 정전용량식 터치스크린(30)을 예를 들어 스마트폰의 키패드로 활용하여 한글을 입력할 경우, 하나의 키에 대응하는 화면위치를 약한 압력으로 누르면 "ㄱ"이 입력되고, 동일한 화면위치를 중간 압력으로 누르면 "ㅋ"이 입력되며, 동일한 화면위치를 강한 압력으로 누르면 "ㄲ"이 입력되도록 할 수도 있다. When a capacitive touch screen 30 according to the present invention is used as a keypad of a smart phone for inputting Korean characters, for example, when a screen position corresponding to one key is pressed with a weak pressure, "a" When the screen position is set to medium pressure, "k" is input, and if the same screen position is pressed with a strong pressure, "ㄲ" can be input.

본 발명의 표시장치(1)에 적용된 3축 인식 정전용량식 터치스크린(30)에서 XY 좌표위치를 검출하는 상기 정전용량식 위치센서(31)는, 표시부(20)의 상부, 하부 또는 내부에 설치한다. 즉, 정전용량식 위치센서(31)는, 표시부(20)와는 독립적으로 형성하여 표시부(20)의 상부 또는 하부에 절연 상태로 적층 및 접합하거나 표시부(20)의 내부에 내장할 수 있다. The capacitive position sensor 31 for detecting the XY coordinate position in the three-axis recognizing capacitive touch screen 30 applied to the display device 1 of the present invention is provided on the upper, Install it. That is, the capacitance type position sensor 31 can be formed independently of the display portion 20 and laminated and bonded to the upper or lower portion of the display portion 20 in an insulated state or embedded in the display portion 20.

구체적으로, 전용량식 위치센서(31)는, 윈도우(10)의 하측에 위치하면서 윈도우(10)와 이에 연동하는 표시부(10)의 상하 변위를 방해하지 아니하고, 후술하는 정전용량식 압력센서(32)의 제1 전극(32a)이 윈도우(10)의 상하 변위에 연동하는 것을 방해하지 않는다면, GG, G2, ON-CELL 및 IN-CELL 등을 포함한 다양한 구성으로 구축할 수 있다. More specifically, the full capacity type position sensor 31 is disposed below the window 10 and does not interfere with the upward and downward displacement of the display unit 10 interlocked with the window 10, G2, ON-CELL, and IN-CELL as long as the first electrode 32a of the first window 32 does not interfere with the vertical movement of the window 10. [

도1에 도시된 구체예는, 정전용량식 위치센서(31)가 표시부(20)에 내장된 경우를 도식적으로 도시한 것이다. 정전용량식 위치센서(31)가 표시부(20)의 상부에 위치할 경우 정전용량식 위치센서(31)의 전극들을 투명전극으로 적용함으로써 정전용량식 위치센서(31)가 그 하부에 위치하는 표시부(20)의 선명도가 저하되는 것을 최소화할 수 있다. The embodiment shown in Fig. 1 schematically shows the case where the capacitive position sensor 31 is embedded in the display unit 20. Fig. When the capacitive position sensor 31 is positioned above the display unit 20, by applying the electrodes of the capacitive position sensor 31 as a transparent electrode, the capacitive position sensor 31 is placed on the display unit 20, It is possible to minimize the degradation of the sharpness of the display panel 20.

널리 알려진 바와 같이, 정전용량식 위치센서(31)는, 예를 들어 ITO(Indium Tin Oxide)으로 상층의 X축 전극들과 하층의 Y축 전극들을 상하 매트릭스 배열로 절연되게 코팅하여 형성할 수 있다. 물론 정전용량식 위치센서(31)의 전극은 상하층이 아닌 단일층의 전극으로 형성할 수도 있다. As is widely known, the capacitive position sensor 31 can be formed by, for example, coating ITO (Indium Tin Oxide) with upper X-axis electrodes and lower Y-axis electrodes insulated in a vertical matrix arrangement . Of course, the electrode of the capacitance type position sensor 31 may be formed as a single layer electrode instead of the upper and lower layers.

정전용량식 위치센서(31)의 자체에 관한 구성도 본 발명과 직접적인 관련이 없고, 종래의 기술을 본 발명에 맞게 적용할 수 있으므로, 이에 관한 상세한 설명은 생략한다. The configuration of the capacitance type position sensor 31 itself is not directly related to the present invention, and the conventional technique can be applied to the present invention, and a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 표시장치(1)에 적용된 3축 인식 정전용량식 터치스크린(30)에서 터치압력(Z축)을 검출하는 정전용량식 압력센서(32)는, 종래와 마찬가지로 상하 이격된 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b)을 포함한다.The capacitive pressure sensor 32 for detecting the touch pressure (Z axis) in the three-axis recognizable capacitive touch screen 30 applied to the display device 1 of the present invention is configured such that the first and second electrodes (32a) and a second electrode (32b).

제1 전극(32a)은 널리 알려진 정전용량식 압력센서를 구성하는 것에 필요한 일측(상측) 전극이고, 제2 전극(32b)은 널리 알려진 정전용량식 압력센서를 구성하는 것에 필요한 타측(하측) 전극이며, 상하의 전극(32a, 32b)은 예를 들어 ITO의 코팅, 동(구리), 및 은 등 전도성물질로 형성할 수 있다. The first electrode 32a is one side (upper side) electrode necessary for constituting a well-known capacitive pressure sensor, and the second electrode 32b is one side (lower side) electrode necessary for constituting a well-known capacitive pressure sensor. And the upper and lower electrodes 32a and 32b may be formed of a conductive material such as a coating of ITO, copper (copper), or silver.

본 발명에 있어서, 제1 전극(32a)은 윈도우(10)의 상하 변위에 연동하여 상하 변위되는 이동 전극이고, 제2 전극(32b)은 제1 전극(32a)으로부터 하측으로 일정 거리(d) 이격되어 기면(3)에 고정 설치된 공정 전극이다. The first electrode 32a is a moving electrode which is displaced upward and downward in conjunction with the vertical displacement of the window 10 and the second electrode 32b is a moving electrode of a distance d from the first electrode 32a downward, Is a process electrode spaced apart and fixed to the base surface (3).

도1에 도시된 구체예에 있어서, 제1 전극(32a)은 표시부(20)의 저면에 적층 및 접착되어 있고, 이런 제1 전극(32a)은 윈도우(10)의 상하 변위와 이에 수반한 표시부(20)의 상하 변위에 연동하여 상하로 변위한다. 1, the first electrode 32a is laminated and adhered to the bottom surface of the display unit 20, and the first electrode 32a is formed by vertically displacing the window 10, And is displaced up and down in association with the vertical displacement of the arm 20.

따라서 제1 전극(32a)의 하측에 일정 거리(d) 이격된 상태로 고정 위치하는 제2 전극(32b)과 제1 전극(32a) 사이의 거리(d)는, 윈도우(10)에 가해진 터치압력에 의존하여 가변하고, 이로써 제1 전극과 제2 전극 사이의 정전용량변화를 유발하며, 이로부터 제2 입력신호를 생성한다.The distance d between the second electrode 32b fixed to the lower side of the first electrode 32a and the first electrode 32a at a predetermined distance d is smaller than the distance d between the second electrode 32b and the first electrode 32a, Depending on the pressure, thereby causing a capacitance change between the first electrode and the second electrode, from which a second input signal is generated.

즉, 도4의 B에 도시된 바와 같이, 위로부터 터치압력(P)이 적용되어 제1 전극(32a)의 위치가 아래로 변위하면, 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b) 사이의 거리(d)가 가변하고(줄어들고), 이런 거리의 변화에 따라 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b) 사이에서는 C=μA/d의 공식(여기에서 C는 정전용량, μ는 유전율, A는 면적, d는 전극 사이의 거리임)에 해당하는 정전용량변화가 발생하며, 이때의 정전용량 변화량은 터치압력의 크기에 비례하는 두 전극 사이의 거리(d) 변화의 크기에 따라 달라짐으로, 정전용량식 압력센서(31)는 가해진 압력의 크기를 식별하여 서로 다른 입력신호를 생성할 수 있게 된다. That is, as shown in FIG. 4B, when the touch pressure P is applied from above to displace the position of the first electrode 32a downward, the gap between the first electrode 32a and the second electrode 32b The distance d between the first electrode 32a and the second electrode 32b varies (decreases) with the change of the distance, and the formula of C = μA / d (where C is capacitance, (D) is the capacitance between the two electrodes, which is proportional to the magnitude of the touch pressure. In this case, the capacitance change corresponds to the magnitude of the change in the distance d between the two electrodes The capacitance type pressure sensor 31 can identify the magnitude of the applied pressure and generate different input signals.

이후 윈도우(10)에의 터치압력이 소멸되면, 윈도우(10)의 탄성적 복원에 의한 표시부(20)의 상측 이동 및 제1 전극(32a)의 상측 이동에 의하여 제1 전극(32a)은 원래의 위치로 복귀하고, 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b)은 원래의 정해진 거리(d)를 다시 유지한다(도4의 A). When the touch pressure on the window 10 disappears, the first electrode 32a is moved to the original position by the upward movement of the display unit 20 and the upward movement of the first electrode 32a due to the elastic restoration of the window 10, Position, and the first electrode 32a and the second electrode 32b maintain the original predetermined distance d again (Fig. 4A).

정전용량식 압력센서(32)의 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b)의 구체적인 배치위치와 배치개수는, 윈도우(10)에 가해진 터치압력에 따른 정전용량변화로부터 제2 입력신호를 생성할 수 있다면 특히 제한되지 아니하며, 도3에 도시된 구체예의 경우, 제1 전극(32a)으로는 표시부(20)의 저면 전체를 덮는 '단일전극'을 적용하고, 제2 전극(32b)으로는 예를 들어 표시부(20)의 외측 테두리를 따라 다수(예, 6개 등)로 분할 배치한 '다수전극'을 적용한 예이며, 도시하지 않았지만 제1 전극(32a)에 상기한 바와 같은 '다수전극'을 적용하고 제2 전극(32b)에 상기한 바와 같은 '단일전극'을 적용할 수도 있다. The specific arrangement and arrangement of the first electrode 32a and the second electrode 32b of the capacitive pressure sensor 32 are determined by the relationship between the capacitance of the first electrode 32a and the second electrode 32b, A 'single electrode' covering the entire bottom surface of the display unit 20 is used as the first electrode 32a, and a 'single electrode' is used as the second electrode 32b A plurality of electrodes (for example, six electrodes) are arranged along the outer edge of the display unit 20. The first electrode 32a may include a plurality of Electrode 'may be applied to the second electrode 32b and the' single electrode 'may be applied to the second electrode 32b.

도3에서 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b)이 상하로 중첩되어 있는 지점(도3에 도시된 구체예의 경우 제2 전극이 위치하는 6개의 지점)들이 제1 전극(32a)의 상하 변위에 따른 정전용량변화를 일으키는 '센싱포인트'가 되고, 이들 센싱포인트에서 측정되는 정전용량변화량들의 조합으로부터 가해진 터치압력의 크기를 검출한다. In FIG. 3, a point where the first electrode 32a and the second electrode 32b are overlapped with each other (six points where the second electrode is located in the case of the embodiment shown in FIG. 3) Sensing point " that causes a capacitance change due to the vertical displacement, and detects the magnitude of the applied touch pressure from the combination of capacitance change amounts measured at these sensing points.

본 발명의 표시장치(1)를 구축함에 있어서, 본 발명의 표시장치(1)가 정상적으로 작동되는 범위 내라면, 정전용량식 압력센서(32)의 제1 전극(32a)을 별도로 형성하지 아니하고, 표시부(20)에 적용된 전극이나 정전용량식 위치센서(31)에 적용된 전극을 제1 전극(32a)으로 겸용하여 사용할 수 있다. 이와 같이 제1 전극(32a)을 별도로 형성하지 않고 이미 존재하는 다른 전극을 겸용하여 사용하면, 본 발명의 표시장치(1)의 두께를 줄일 수 있고, 결과적으로 본 발명이 적용되는 최종 전기전자제품의 사이즈를 줄일 수 있다. The first electrode 32a of the capacitance type pressure sensor 32 is not separately formed if the display device 1 of the present invention is normally operated in constructing the display device 1 of the present invention, An electrode applied to the display portion 20 or an electrode applied to the capacitance type position sensor 31 can be used as the first electrode 32a. If the first electrode 32a is not separately formed but is used in combination with other existing electrodes, the thickness of the display device 1 of the present invention can be reduced. As a result, Can be reduced.

앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이, 종래의 정전용량식 압력센서는, 상하의 전극 사이에 매개된 탄성스페이서(130: 도5 참조)가, 상하부 전극 사이를 일정 거리(d)로 유지하고 가해진 터치압력에 대해 상기 거리(d)가 복원 가능하게 탄성적으로 가변되게 하는 작용을 실행하였으나, 본 발명에 적용된 정전용량식 압력센서(32)는 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b) 사이에 상기 거리(d)를 복원 가능하게 탄성적으로 가변시키는 작용을, 종래 탄성스페이서(130)가 아닌, 윈도우(10)가 실행한다. As described in the background art, in the conventional capacitive pressure sensor, the elastic spacers 130 (refer to FIG. 5) mediated between the upper and lower electrodes maintain a constant distance d between the upper and lower electrodes, The capacitive pressure sensor 32 applied to the present invention has a function of restricting the distance d between the first electrode 32a and the second electrode 32b, The window 10 performs the action of resiliently varying the distance d in a resilient manner, rather than the conventional elastic spacer 130.

따라서 상하 이격된 제1 전극(32a)과 제2 전극(32b) 사이의 공간은, 도5의 탄성스페이서(130)가 적층되는 것이 아니라, 도1에 도시된 바와 같이, 공기(33)만이 충전된 빈 공간으로 유지할 수 있고, 도2에 도시된 바와 같이 공기(33)만이 충전된 빈 공간으로 유지하되 테두리 부분에 완충스프링(34)을 장착할 수 있고, 도3에 도시된 바와 같이 유연성 있는 실리콘(35)을 충전하거나 유연성 있는 테이프(36)를 부착할 수도 있으며, 이때 상기 공간에 충전된 공기(33), 실리콘(35) 및 테이프(36)는 유전체로서 작용한다. Therefore, the space between the first electrode 32a and the second electrode 32b that are vertically spaced apart is not the elastic spacer 130 of FIG. 5 stacked, but only the air 33 is charged As shown in FIG. 2, only the air 33 can be held in the filled space, and the buffer spring 34 can be mounted on the rim portion. As shown in FIG. 3, The silicon 35 may be filled or the flexible tape 36 may be adhered to the air 33, the silicon 35 and the tape 36 filled in the space.

제1 전극(32a)과 제2 전극(32b) 사이의 공간에 매개되는 완충스프링(34), 실리콘(35) 및 테이프(36)는, 터치압력에 의해 아래로 변위된 제1 전극(32a)을 원위치로 복원시키는 탄성을 제공하는 작용을 하는 것이 아니라, 제1 전극(32a)이 아래로 변위되는 것을 의미 있는 저항 없이 수용하면서 단지 제1 전극(32a)의 아래로의 이동에 대해 완충작용을 할 뿐이다. The buffer spring 34, the silicon 35 and the tape 36 mediated by the space between the first electrode 32a and the second electrode 32b are connected to the first electrode 32a displaced downward by the touch pressure, But does not act to provide resilience to restore the first electrode 32a to its original position, but rather acts to buffer the movement downward of the first electrode 32a only while accepting the meaning of the displacement of the first electrode 32a downward Only.

이상과 같은 본 발명에 따른 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치(1)는, 그 구성의 일부인 정전용량식 압력센서(32)를, 윈도우(10)의 상하 변위에 종속되는 표시부(20)의 상하 변위에 의해 제1 전극(32a)이 상하로 변위하는 것을 통해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리 변화에 의한 정전용량변화를 유발하고 이로부터 제2 입력신호를 생성하도록 구성하고 있음으로, 강화유리로 대표되는 윈도우(10)의 고유탄성특성에 기인하여, 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리를 복원 가능하게 탄성적으로 가변시키는 작동이 매우 정밀하게 거의 반영구적으로 유지되어 탄성특성의 변성에 따른 오작동이 발생하지 아니하고, 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리를 단축하여 두께를 줄일 수 있으며, 터치압력에 의한 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리 변화반응이 지연 없이 신속하고 균등하게 실현되어 그 반응도가 향상될 뿐만 아니라, 제조 공정을 단순화하여 그 비용을 절감 할 수 있다. The display device 1 having the three-axis recognizing capacitive touch screen according to the present invention as described above can be applied to a display device which is dependent on the vertical displacement of the window 10, The first electrode 32a is displaced up and down by the vertical displacement of the first electrode 32 to cause a change in capacitance due to a change in distance between the first electrode and the second electrode and to generate a second input signal therefrom The operation of elastically varying the distance between the first electrode and the second electrode in a resilient manner due to the inherent elastic characteristics of the window 10 represented by the tempered glass is maintained almost semipermanently The distance between the first electrode and the second electrode due to the touch pressure is reduced and the thickness of the first electrode can be reduced by reducing the distance between the first electrode and the second electrode without causing a malfunction due to the modification of the elastic characteristics,So that the reaction is improved and the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

부가적으로, 하우징과 그 위에 올려진 윈도우 사이에 정전용량식 압력센서를 적층하기 위해 윈도우를 하우징으로부터 이격시키는 구조를 채용한 종래기술의 경우에는 윈도우와 하우징의 이격된 공간으로 이물질이 유입되어 오작동을 일으킬 수 있는 문제가 있었으나, 본 발명은 윈도우(10)와 하우징(2) 사이에 정전용량식 압력센서(32)가 설치되지 아니하여, 윈도우(10)와 하우징(2) 사이에 이격된 공간이 존재하지 아니함으로, 이런 공간으로 이물질이 유입되는 것으로 인한 오작동의 염려가 없다. In addition, in the prior art in which the window is separated from the housing in order to stack the capacitive pressure sensor between the housing and the window mounted on the housing, foreign substances may flow into the separated space between the window and the housing, The present invention is applicable to a case where a space 10 is provided between the window 10 and the housing 2 without the capacitive pressure sensor 32 installed between the window 10 and the housing 2, There is no fear of malfunction due to the inflow of foreign matter into this space.

1: 본 발명의 표시장치
2: 스마트폰의 하우징
3: 기면
10: 윈도우
20: 표시부
30: 3축 인식 정전용량식 터치스크린
31: 정전용량식 위치센서
32: 정전용량식 압력센서
32a: 제1 전극
32b: 제2 전극
33: 공기
34: 완충스프링
35: 실리콘
36: 테이프
1: Display device of the present invention
2: Housing of Smartphone
3:
10: Windows
20:
30: 3-axis sensing capacitive touch screen
31: Capacitive Position Sensor
32: Capacitive pressure sensor
32a: first electrode
32b: second electrode
33: air
34: buffer spring
35: Silicon
36: tape

Claims (4)

도체의 터치가 직접적으로 적용되고, 터치에 의해 외력이 가해지면 원위치로 복원성 있게 탄성적으로 상하 변위하는 윈도우(10);
상기 윈도우(10)의 하측에 적층되고, 상기 윈도우(10)의 상하 변위에 연동하여 상하 변위되는 표시부(20); 및
상기 윈도우(10)에 가해진 터치위치를 검출하여 해당 터치위치에 대응하는 제1 입력신호를 생성하는 정전용량식 위치센서(31), 및 상기 윈도우(10)에 가해진 터치압력을 검출하여 해당 터치압력에 대응하는 제2 입력신호를 생성하는 정전용량식 압력센서(32)를 포함하고, 상기 제1 입력신호와 상기 제2 입력신호를 조합하여 목적하는 최종 입력신호를 생성하는, 3축 인식 정전용량식 터치스크린(30); 을 포함하고:
여기에서, 상기 정전용량식 위치센서(31)는, 상기 표시부(20)의 상부 또는 하부 또는 내부에 설치되며;
상기 정전용량식 압력센서(32)는, 상기 윈도우(10)의 상하 변위에 연동하여 상하 변위되는 제1 전극(32a)과 상기 제1 전극(32a)에서 일정 거리(d) 이격되어 고정 설치된 제2 전극(32b)을 구비하고, 상기 윈도우(10)의 상하 변위에 연동하여 발생하는 상기 제1 전극(32a)의 상하 변위에 의한 상기 제1 전극(32a)과 상기 제2 전극(22b) 사이의 복원 가능한 상기 거리(d) 변화에 따른 정전용량변화로부터 상기 제2 입력신호를 생성하는 것을 특징으로 하는, 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치.
A window 10 to which a touch of a conductor is directly applied and which is resiliently displaced up and down in an original manner when an external force is applied by a touch;
A display unit 20 stacked on the lower side of the window 10 and displaced up and down in conjunction with the vertical displacement of the window 10; And
A capacitive position sensor 31 for detecting a touch position applied to the window 10 and generating a first input signal corresponding to the touch position, and a touch sensor 32 for detecting a touch pressure applied to the window 10, And a capacitive pressure sensor (32) for generating a second input signal corresponding to the first input signal and the second input signal, wherein the first input signal and the second input signal are combined to produce a desired final input signal, Type touch screen (30); Lt; / RTI >
Here, the capacitive position sensor 31 is installed in the upper portion, the lower portion, or the inside of the display portion 20;
The capacitive pressure sensor 32 includes a first electrode 32a displaced upward and downward in conjunction with a vertical displacement of the window 10 and a second electrode 32a spaced apart from the first electrode 32a by a predetermined distance d. And a second electrode 32b is provided between the first electrode 32a and the second electrode 22b due to the vertical displacement of the first electrode 32a generated in conjunction with the vertical displacement of the window 10. [ Wherein the second input signal is generated from a capacitance change in accordance with a change in the distance (d) that can be recovered by the first touch sensor.
제1항에 있어서,
상기 제1 전극(32a)과 상기 제2 전극(32b) 중 하나의 전극은 단일전극을 적용하고, 나머지 하나의 전극은 다수로 분할된 전극을 적용하는 것을 특징으로 하는, 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein one electrode of the first electrode (32a) and the second electrode (32b) is a single electrode, and the other electrode is divided into a plurality of divided electrodes. A display device having a touch screen.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 전극(32a)을 별도로 형성하지 아니하고 상기 표시부(20)에 적용된 전극이나 상기 정전용량식 위치센서(31)에 적용된 전극을 상기 제1 전극(32a)으로 겸용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
An electrode applied to the display unit 20 or an electrode applied to the capacitive position sensor 31 may be used as the first electrode 32a without forming the first electrode 32a separately. , A three-axis-recognized capacitive touch screen.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 거리(d) 만큼 이격된 상기 제1 전극(32a)과 상기 제2 전극(32b) 사이의 공간은, 공기(33)가 충전된 빈 공간이거나, 완충스프링(34), 유연성 있는 실리콘(35) 또는 테이프(36)를 매개하여 상기 제1 전극(32a)의 아래로의 변위를 완충하는 것을 특징으로 하는, 3축 인식 정전용량식 터치스크린을 구비한 표시장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The space between the first electrode 32a and the second electrode 32b spaced apart by the distance d may be an empty space filled with the air 33 or a space between the buffer spring 34 and the flexible silicon 35 ) Or the tape (36) to buffer the displacement of the first electrode (32a) downward.
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